Hoe werken splijtstoffen in de volgende generatie reactoren?
Om Europa in de toekomst een veilige en duurzame energievoorziening te geven, is een beter begrip nodig van de prestaties van splijtstoffen in kernreactoren van de volgende generatie. In het INSPYRE-project heeft het Reactorinstituut van de TU Delft, samen met 13 partners in heel Europa, de kennis over de werking van splijtstoffen in dergelijke Generatie IV-reactoren nu aanzienlijk vergroot.
De huidige generatie kernreactoren (Gen II-III) garandeert een stabiele voorziening van kernenergie voor de komende 2-3 decennia, maar om de duurzaamheid en veiligheid van kernenergie in Europa te vergroten, is aanvullende ontwikkeling van nucleaire technologie noodzakelijk. Het doel van het INSPYRE-project was onderzoek te doen naar de Mixed Oxide (MOX) splijtstof voor de snelle reactor ter ondersteuning van de ontwikkeling en kwalificatie van de splijtstoffen voor de toekomstige generatie reactoren, de zogenaamde Generatie IV-reactoren zoals de natriumgekoelde snelle reactor (SFR) of de loodgekoelde snelle reactor (LFR).
Splijtstof
Onderzoeker Anna Smith van het RID, die aan het project meewerkte: "Een van de belangrijkste uitdagingen voor de ontwikkeling en commercialisering van kernreactoren is een grondig begrip en modellering van de fysisch-chemische eigenschappen van de splijtstof, aangezien de splijtstof de kern vormt van het energieproductieproces. De referentiebrandstof in Europa voor SFR's en LFR's is (U,Pu)O2 met 15-30% Pu. Tijdens de werking van de reactor ontstaan talrijke splijtingsproducten met verschillende chemische en fysische eigenschappen, wat de chemie van bestraalde splijtstof voor snelle reactoren zeer complex maakt. Aan de TU Delft hebben wij onderzoek gedaan naar de chemie van de belangrijkste splijtingsproducten in deze typen splijtstof, waarbij wij experimenteel onderzoek hebben gekoppeld aan thermodynamische modelberekeningen.
“Digital twin” van kernreactoren
Als conclusie van het INSPYRE-project hebben wetenschappers nu een beter fundamenteel begrip van het thermochemische en -mechanische gedrag van deze MOX-kernbrandstoffen, de manier waarop splijtingsgassen zich in deze brandstoffen gedragen en verspreiden, en verbeterde codes om de prestaties van splijtstoffen te simuleren. Marjorie Bertolus, projectcoördinator van CEA (Frankrijk): "De volgende stap voor ons is dat zowel splijtstofontwerpers en -fabrikanten als elektriciteitsproducenten nu in staat zullen zijn een meer op de fysica gebaseerde benadering te gebruiken bij hun splijtstofontwikkelings- en vergunningsprocessen. INSPYRE heeft het pad geëffend voor de volgende generatie wetenschappers om digitale tweelingen te bouwen van splijtstofelementen en uiteindelijk van kernreactoren.
Video
De INSPYRE-partners hebben een video ontwikkeld waarin de doelstellingen en resultaten van het project over het splijtstofonderzoek worden uitgelegd aan de nucleaire gemeenschap en aan het grote publiek. Dit project is uitgevoerd in het kader van het Europese INSPYRE-project.
Meer informatie over het INSPYRE-project
De website van het INSPYRE-project
De website van Cordis: factsheet, rapportages, en resultaten
Vragen?
Als u vragen heeft over dit onderwerp, kunt u contact opnemen met Anna Smith, die heeft deelgenomen aan dit Horizon 2020-project en nu als leider van een werkpakket deelneemt aan een nieuw proefproject van het Joint Programme on Nuclear Materials (JPNM), genaamd Research on Oxide fuels for Data to improvE cOdes.
